石墨烯/Cu复合材料力学性能的分子动力学模拟.ppt
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1、石墨烯复合材料力学性能的分子动力学模拟,一、石墨烯性能相关介绍,二、分子动力学模型和方法,三、结果与讨论,石墨烯是一种由sp2共价键结合碳原子组成的二维晶体结构,理论厚度大约0.335nm,因此具有很大的比表面积。,石墨烯,力学性能,电学性能,热物理性能,理想的纳米填充材料,一、石墨烯性能相关介绍,二、分子动力学模型和方法,1.实验模型,单晶铜:15.347*7.08*7.2nm3,石墨烯:10.22*4.72nm2,石墨烯厚度:0.335nm,势函数,Cu-Cu:嵌入EAM势,C C:,Cu C:Morse势,反应经验键序(REBO)势,三、结果与讨论,1.拉伸应力应变响应,弹性应变大于以后
2、,弹性段表现出一定的非线性特征,因此通过拟合应力应变曲线的初始线性段(应变)即可得到材料的初始等效弹性模量。,根据Halpin-Tsai模型,采用体积分数为的石墨烯(w、l和t分别为石墨烯的宽、长和厚度)增强弹性模量为的基体所得单向增强复合材料的相对弹性模量为:,式中:0为复合材料的弹性模量,常数和 分别定义为:,和分别为石墨烯和基体的弹性模量。,分子动力学模拟得到的复合材料等效弹性模量在石墨烯体积分数较小时,随石墨烯的体积分数增加而线性增加,模拟结果与Halpin-Tsai模型的预测趋势一致.,同时也表明载荷成功地从金属基体通过界面作用传递到了石墨烯上。此外,还可从图中观察到复合材料的强度和
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